Van Groot naar Micro: Het Beheersen van Kleine Onderdelen in CNC Metaalsnijden

Hoe Een Bewerker Groot Begon en Micro Ging

Toen ik 25 jaar geleden mijn start maakte als bewerker, was het een heel andere wereld dan wat we vandaag zien in CNC metaalsnijddiensten, waar de onderdelen (en de gereedschappen) steeds kleiner worden en de eisen steeds eisender. Zelfs 10 jaar geleden, als iemand me had gevraagd of ik micro-bewerking zou doen, had ik gezegd: "Absoluut niet! Het is TE klein, te verfijnd, te veel gedoe." Maar toen ik bij Metal Cutting Corporation ging werken, veranderde mijn leven — en mijn perspectief op precisiebewerkingsdiensten — aanzienlijk.

Hier ben ik, having the time of my life en genietend van de uitdagingen die komen met micro-bewerking bij een toonaangevend CNC metaalsnijbedrijf. Wat was er zo anders toen ik overging van het bewerken van onderdelen van 6' (182,88 cm) lang naar werken in een zaak die routinematig onderdelen maakt die 6 mm (0,236") of nog korter zijn?

Strakkere Toleranties en Uitdagender Deburreren

Bij Metal Cutting zijn 99% van de onderdelen die we maken zo klein dat we ze onder een microscoop of een lupe moeten inspecteren om zeker te zijn dat bepaalde kenmerken binnen de tolerantie zitten die de klant vroeg, er goed uitzien en gratvrij zijn. Als regel zijn toleranties veel strakker bij het maken van kleine onderdelen, en is deburren uitdagender door de moeilijkheid om toegang te krijgen tot de heel kleine kenmerken van de onderdelen. Hoe deburrt u een onderdeel met een diameter bijna zo klein als een menselijk haar?

In deze micro-wereld lijken het bereiken van strakke toleranties en deburren de grootste uitdagingen te zijn bij de overgang van grote naar heel kleine onderdelen. Echter, hier in de Metal Cutting-zaak, leerde ik snel dat we onze eigen "geheimen" hadden die ons in staat stellen om zeer strakke toleranties te handhaven en deburren makkelijker te maken dan ik me ooit had kunnen voorstellen, komend uit een wereld van grote onderdelen.

Daarnaast zag ik uit eigen ogen dat bij CNC metaalsnijden van kleine onderdelen versus grote, er fundamentele verschillen zijn in de gebruikte materialen; een duizelige keuze aan gereedschappen voor het voltooien van zeer precieze taken; dramatische verschillen in de snelheden en voedingen die gebruikt worden bij het produceren van heel kleine onderdelen; en zelfs verschillen in hoe koelmiddel wordt toegepast.

Uitdagendere Materialen

Toen ik 25 jaar geleden begon met bewerken, werkte ik typisch met basismaterialen zoals 303 en 304 roestvrij staal, messing en aluminium. In de loop van de tijd ontwikkelden CNC metaalsnijbedrijven specialisaties en nichemarkten, en dit maakte het me mogelijk om meer materialen te leren kennen en met meer "exotische" metalen te werken.

Daarnaast gebruikt het CNC metaalsnijproces vaak heel andere materialen voor micro-bewerking. Bijvoorbeeld, waar nikkel-titaan kan worden gebruikt voor het maken van een klein onderdeel zoals een medische klem, wordt dit materiaal niet in grotere maten gemaakt voor het maken van een groot onderdeel zoals een machinespindel. Dus toen ik in 2009 bij Metal Cutting kwam, moest ik leren over een hele nieuwe selectie metalen, waaronder superlegeringen en andere materialen die extreem moeilijk te bewerken zijn. Toen ik begon met wolfram en molybdeen, dacht ik dat ik ze nooit tot mijn tevredenheid zou kunnen bewerken.

Gelukkig was het internet — en is het vandaag nog steeds — een nuttige bron die begeleiding bood toen ik nieuwe materialen en verschillende manieren van doen verkende in de wereld van micro-bewerking. Bijvoorbeeld, de site van Practical Machinist biedt een uitgebreide selectie van fora en discussiedraden waar u notities kunt vergelijken en kunt leren van andere ervaren bewerkers. Een andere goede bron is de CNCzone.com fora, van een site voor professionals en hobbyisten. Het bulletin board systeem voor de tijdschriften Home Shop Machinist en Machinist's Workshop is een slimme DIY-bron voor eenvoudige projecten; we gebruiken het zelfs om de training van onze leerlingen aan te vullen.

Verblindende Gereedschapskeuze in CNC Metaalsnijden

Naarmate ik meer leerde over de meer eisende materialen die in CNC metaalsnijddiensten voor heel kleine onderdelen worden gebruikt, kwam ik ook de selectie van gereedschappen waarderen die met deze materialen kunnen werken en de gewenste resultaten bereiken zonder te breken. Evenzo, toen ik bij Metal Cutting kwam en begon met het bewerken van onderdelen met diameters zo klein als een menselijk haar, staakte ik van verbazing over de gereedschappen die zo precies werk kunnen doen, alsook de ingenieurs die ze ontwierpen. U zou denken dat iets zo kleins zou breken bij de snelheden en voedingen waarop we moeten opereren om de spanbelasting van duizenden kleine onderdelen aan te kunnen.

Vandaag hebben CNC metaalsnijbedrijven het extra voordeel van gereedschappen die, als ze correct gebruikt worden, sterker, langer meegaan en preciezer zijn; sommige hebben zelfs geen koelmiddel nodig, en veel zijn beschikbaar met verschillende coatingen. Feitelijk zijn er nu bijna oneindige mogelijkheden in de beschikbaarheid van gereedschappen; als u een bepaalde taak kunt verbeelden, heeft iemand waarschijnlijk een gereedschap gemaakt dat het kan doen.

Snellere Snelheden en Voedingen

Er is typisch een groot verschil in de snelheden en voedingen bij het gebruik van CNC metaalsnijden om heel kleine onderdelen te produceren. Toen ik net begon met bewerken, was de hoogste snelheid die ik typisch gebruikte 2.000 RPM; 10.000 RPM was buiten mijn wildste dromen. Toen ik bij Metal Cutting kwam, vereist de eerste klus die ik deed 15.000 RPM om een klein gat in een onderdeel te boren en, tot mijn verbazing, deed het het perfect. Vandaag, bij het uitvoeren van een taak als het snijden van een gat van 0,013" (0,3302 mm) diameter, bedien ik routinematig een machine met een snelheid van 24.000 RPM.

Over het algemeen zijn snelheden gebaseerd op het gebruikte gereedschap en de richtlijnen van de gereedschapsfabrikant; hoe kleiner de gereedschappen, des te hoger de RPM's doorgaans zijn. Elke fabrikant biedt een formule voor het berekenen van de aanbevolen snelheid en oppervlakte-afwerking per minuut (SFM). Voedingen zullen variëren afhankelijk van het gereedschap en de fabrikant, alsook het materiaal dat gesneden wordt en eventuele coatingen.

Het volgen van de fabrikantsrichtlijnen voor minimum en maximum snelheden en voedingen helpt om zowel de levensduur van het gereedschap te verlengen als om ervoor te zorgen dat u goede resultaten krijgt. Ik ben er zeker van dat, net als ik, 99% van de bewerkers zou zeggen dat ze langzaam beginnen en aanpassen zoals nodig om de gewenste resultaten te bereiken terwijl ze streven om binnen de parameters van de fabrikant te blijven.

Koelmiddelaflevering op de Snijrand

Toen ik begon met bewerken, gebruikte het CNC metaalsnijproces bijna uniform vloedkoeling, waar zowel gereedschap als onderdeel met koelmiddel worden overstort. Vandaag gebruiken 99% van de winkels door-spindelkoeling, wat koelmiddel direct aan de snijrand levert en de span uit de weg blaast, om te helpen voorkomen dat het gereedschap opwarmt en materiaal opbouwt dat de rand kan vertrappen of zelfs het gereedschap kan laten breken.

Of u nu een draaigereedschap, een boor, een frees of een boorstaaf gebruikt, het is cruciaal om ervoor te zorgen dat de span correct geëvacueerd wordt; dit is met name waar wanneer u duizenden en duizenden onderdelen maakt, zoals wij hier bij Metal Cutting doen. Bovendien, in tegenstelling tot grote onderdelen, kan het moeilijker zijn om achter de snede te komen bij een klein onderdeel. Echter, onze hoge-druk koelmiddelaflevering helpt ervoor te zorgen dat we geen problemen hebben met spanopbouw of gereedschapsbreuk; bovendien helpt het ons een prachtige oppervlakteafwerking te bereiken op de onderdelen die we produceren.

Net als bij snelheden en voedingen, is het belangrijk om de aanbevelingen van de gereedschapsfabrikant te volgen over welk type koelmiddel te gebruiken in het CNC metaalsnijproces; dit kan helpen om breuk te voorkomen, de levensduur van het gereedschap te optimaliseren en kosten te besparen. Hier bij Metal Cutting gebruiken we typisch een wateroplosbaar koelmiddel of een olie, afhankelijk van de gereedschapsrichtlijnen alsook het materiaal dat gesneden wordt en de voorkeur van de bewerker.

Leren Houdt Nooit Op

Waar ik ooit CNC metaalsnijden deed met onderdelen met toleranties van 0,020" (0,508 mm) tot 0,001" (0,0254 mm), machineer ik vandaag bij Metal Cutting routinematig onderdelen met toleranties van 0,00020" (0,00508 mm) of 0,00010" (0,00254 mm), met 0,00050" (0,0127 mm) TIR. Die overgang vereiste het ontwikkelen van nieuwe vaardigheden en het verkennen van verschillende manieren van doen.

Ik vind dat dit vandaag nog steeds geldt, toen ik mijn vaardigheden blijf verbeteren en werk om het CNC metaalsnijproces met elk project verder te perfecteren. Zelfs met herhaalopdrachten, vind ik dat ik altijd verbeteringen kan maken — bijvoorbeeld de voeding of de spindel versnellen, een ander koelmiddel gebruiken, of andere variabelen aanpassen om de productiviteit te verhogen, de doorlooptijd te versnellen en de kosteneffectiviteit te verbeteren.

Voor tips over het opstellen van de beste specificaties voor uw precisie kleine metaal onderdeel, download onze gratis gids, Hoe u uw Offerteaanvraag Optimaal Afstemt op uw Maximum Voordeel: Veelgestelde Vragen bij de Inkoop van Kleine Onderdelen.